Genome-wide association study for milk metabolic biomarkers in Russian Holstein cows | Результаты анализа полногеномных ассоциаций с метаболическими биомаркерами в молоке коров голштинской породы

English. Search for potential biomarkers responsible for the formation and subsequent realization of cow performance, cow functional qualities and udder health is one of the most significant tasks. The studies were carried involving Holstein cows of the experimental herd kept in the Krasnodar region. The sample of animals was studied using two data sets: genotypes obtained on the basis of biochips with a density of 50 thousand SNPs from 222 stud bulls, and phenotypes of their daughters (I); genotypes of 143 cows with a density of 148 thousand SNPs, which are descendants of the father bulls of the 1-st sample, and their phenotypes according to the composition of milk (II). The average number of production booked records per cow was 8.9 check-out milking operations. Based on a sample of bulls, population genetic parameters were calculated for quantitative milk indicators: residual traces of metabolites (beta-hydroxybutyrate, acetone and urea), which were not previously considered in the breeding in the Russian Federation. The heritability coefficient for urea concentration was 0.16; for traces of acetone and beta-hydroxybutyrate the heritability was 0.03-0.04. An analysis of genome-wide associations for sample I showed that the most highly significant relationships for the logarithmic value (normalized value) of beta-hydroxybutyrate were found on cattle chromosomes 1, 6, 7 and 16, for acetone on chromosomes 6 and 11, for urea on chromosomes 15 and 20. The GWAS results for test animal performance indicator revealed a number of QTL on chromosomes 2, 6, 7, 9, 13, 14 and 27. Cow milk metabolites were characterized by quantitative trait loci associated with traits of fertility, resistance to a number of diseases, productive life expectancy, efficiency of feed consumption, live weight and quality of animal carcass, yields of milk fat and protein, number of somatic cells, exterior parameters of the udder and limbs of cows, dairy form and skeleton strength. The use of direct phenotypes of daughter cows showed a larger number of identified highly significant associations, in particular for the DGAT1 gene, than the results for breeding assessments of father bulls.

Russian. Поиск потенциальных биомаркеров, отвечающих за формирование и последующую реализацию продуктивности коров, их функциональных качеств и за здоровье вымени, - одна из значимых задач. Исследования проведены на коровах голштинской породы на базе экспериментального стада в Краснодарском крае. Выборку животных изучали по двум наборам данных: генотипы, полученные на основе биочипов плотностью 50 тыс. SNP от 222 быков-производителей, и фенотипы их дочерей (I); генотипы 143 коров плотностью 148 тыс. SNP, являющихся потомками быков-отцов 1-й выборки, и их фенотипы по составу молока (II). Среднее число учтенных записей продуктивности на 1 корову составило 8,9 контрольных доений. На основе выборки быков рассчитаны популяционно-генетические параметры для количественных показателей молока - остаточных следов метаболитов (бета-гидроксибутират, ацетон и мочевина), которые ранее не учитывались в селекционном процессе в РФ. Коэффициент наследуемости для концентрации мочевины составил 0,16, для следов ацетона и бета-гидроксибутирата - 0,03-0,04. Анализ полногеномных ассоциаций по выборке I показал: наиболее высокозначимые взаимосвязи для логарифмированного (нормированного) значения бета-гидроксибутирата обнаружены на 1, 6, 7 и 16-й хромосомах крупного рогатого скота, для ацетона - на 6-й и 11-й, для мочевины - на 15-й и 20-й хромосомах. Результаты GWAS для показателей продуктивности испытуемых животных выявили ряд QTL для них на хромосомах 2, 6, 7, 9, 13, 14 и 27. Для метаболитов молока коров характерны локусы количественных признаков, сопряженные с признаками фертильности, устойчивости к ряду заболеваний, с продолжительностью продуктивной жизни, эффективностью потребления корма, показателями живой массы и качества туши животного, выходом молочного жира и белка, количеством соматических клеток, экстерьерными параметрами вымени и конечностей коров, молочным типом и крепостью костяка. Использование прямых фенотипов коров-дочерей показало большее число выявленных высокодостоверных ассоциаций, в частности по гену DGAT1, нежели результаты для племенных оценок быков-отцов.